• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.45-50
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• 2002

Use of a phenomenological model, developed far prediction of catalytic deactivation, is demonstrated in comparing harshness of different driving cycles that are currently used to rapidly age catalytic converters on engine test benches. The model shows that seemingly equivalent driving cycles cause the catalytic converters to reach significantly different levels of deactivation. The comparison of the model prediction with the limited vehicle data seems encouraging despite the simplicity of the model at the current stage of its infancy.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.61-69
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• 2002

To meet stringent LEV and ULEV emission standards, a considerable amount of development work was necessary to ensure suitable efficiency and durability of catalyst systems. The main challenge is to cut off the engine cold-start emissions. It is known that up to 80% of the total hydrocarbons(THC) are exhausted within the first five minutes in case of US FTP 75 cycle. Close-Coupled Catalyst(CCC) provides fast light-off temperature by utilizing the energy in the exhaust gas. However, if some malfunction occurred at engine operation and the catalyst temperature exceeds 1050$\^{C}$, the catalytic converter is deactivated and shows the poor conversion efficiency. This paper presents effEcts of engine operating conditions on catalytic converter temperature in a SI engine, which are the indications of catalytic deactivation. Exhaust gas temperature and catalyst temperature were measured as a function of air/fuel ratio, ignition timing and misfire rates. Additionally, light-off time was measured to investigate the effect of operating conditions. It was found that ignition retard and misfire can result in the deactivation of the catalytic converter, which eventually leads the drastic thermal aging of the converter. Significant reduction in light-off time can be achieved with proper control of ignition retard and misfire, which can reduce cold-start HC emissions as well.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.547-553
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• 2007

FER, MFI, MOR, BEA 제올라이트 촉매에서 n-옥탄의 분해반응을 양성자 분해반응(protolytic cracking mechanism) 기구로 해석하여 제올라이트의 세공구조가 생성물 분포와 활성저하에 미치는 영향을 고찰하였다. 세공이 작으면 분해반응이 많이 진행되어 $C_3$와 $C_3{^=}$가 주로 생성되나, 세공이 큰 제올라이트에서는 초기 생성물인 $C_4$와 $C_4{^=}$가 주로 생성된다. MFI 제올라이트에서는 탄소 침적이 억제되어 활성저하가 느리나, FER 제올라이트에서는 탄소가 많이 침적되어 촉매 활성이 빠르게 저하되었다. BEA 제올라이트에서는 탄소가 많이 침적되어도 활성저하가 느리나, MOR 제올라이트에서는 탄소가 조금만 침적되어도 활성저하가 빨랐다. n-옥탄 분해반응의 기구를 단순화하고 탄소 침적에 의한 세공 차폐 정도를 활성저하와 연관지어 반응시간에 따른 전환율 저하 과정을 모사하였다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.212-217
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• 2014

재생공정에서 황화 된 탈황흡수제의 재생을 위하여 산소는 산화제로 사용되었다. 재생공정에서 미량의 미 반응 산소는 직접 황 회수 공정으로 유입된다. 그러나, $SO_2$ 환원을 위한 반응성은 미 반응 산소의 다양한 이유에 의해서 저하된다. $SO_2$ 환원을 위한 반응성 실험을 위해 Sn-Zr계 촉매가 사용되었으며, $SO_2$와 $O_2$는 각각 5.0 vol%와 4.0 vol%로 고정하였고 $300-450^{\circ}C$와 1-20 atm에서 수행되었다. 본 연구에서는 고온건식 탈황공정의 직접 황 회수공정에 유입되는 미 반응산소에 의한 촉매반응성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. $SO_2$ 환원으로 생성된 원소 황은 미 반응산소에 의해서 재산화되고, redox반응기구에서 Sn-Zr계 촉매의 빈 격자 산소자리가 미 반응산소에 의해서 재산화되므로 $SO_2$ 전화율은 감소되는 것으로 판단된다. 한편 환원제로써 공급된 CO는 미 반응산소에 의해서 산화되어 연소열에 의해 촉매 충전 층 온도가 상승되기도 한다. 결과적으로 충전 층의 빠른 온도상승은 활성 물질을 소결시켜 촉매의 비활성화를 초래하게 된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.212-212
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• 2011

In addition to the catalysts' activity and selectivity, the deactivation of catalysts during use is of practical importance. It is crucial to understand the phenomena of the deactivation to predict the loss of activity during catalyst usage so that the high operational costs associated with catalyst replacement can be reduced. In this study, the activity of Ru catalysts, such as nanoparticles (3~6 nm) and polycrystalline thin film (50 nm), have been investigated under CO oxidation and oxidative/reductive reaction conditions at various temperatures with the ambient pressure X-Ray photoelectron spectroscopy (APXPS). With APXPS, the surface oxides on the catalyst are measured and monitored in-situ. It was found that the Ru film exhibited faster oxidation-and-reduction compared to that of nanoparticles showing mild oxidative-and-reductive characteristics. Additionally, the larger Ru nanoparticles showed a higher degree of oxide formation at all temperatures, suggesting a higher stability of the oxide. These observations are in agreement with the catalytic activity of Ru catalysts. The loss of activity of Ru films is correlated with bulk oxide formation, which is inactive in CO oxidation. The Ru nanoparticle, however, does not exhibit deactivation under similar conditions, suggesting that its surface is covered with a highly active ultrathin surface oxide. Since the active oxide is more stable as nanoparticles than as a film, the nanoparticles showed mild oxidative/reductive behavior, as confirmed by APXPS results. We believe these simultaneous observations of both the surface oxide of Ru catalysts and the reactivity in real time enable us to pinpoint the deactivation phenomena more precisely and help in designing more efficient and stable catalytic systems.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.521-529
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• 2011

원형 세공과 선형 세공이 독립적으로 발달한 MWW와 구부러진 세공과 선형 세공이 서로 교차하는 MFI 제올라이트에서 세공 구조가 메탄올의 저급 올레핀으로 전환(MTO) 반응에서 생성물 분포와 활성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. 산성도가 비슷한 MWW와 MFI 제올라이트는 MTO 반응에서 전환율이 높고 활성 저하가 느린 점이 서로 비슷하지만, MWW에서는 $C_3-C_9$의 선형 탄화수소가 많이 생성되나 MFI에서는 $C_2{^=}$와 방향족 화합물의 수율이 높았다. MTO 반응 중 MWW에는 다고리 방향족 화합물(PAHs)이 많이 축적되나 MFI에서는 벤젠과 나프탈렌 유도체만 생성되었다. MFI와 달리 MWW에 인을 담지하면 MTO 반응에서 촉매 활성과 톨루엔의 흡착량이 크게 줄었다. MWW의 선형 세공에는 MTO 반응 중 PAHs가 축적되어 활성이 없어지나 PAHs가 생성되지 않은 원형 세공에서 선형 탄화수소가 생성된다. 그러나 원형 세공에 인이 담지되면 세공이 막혀 활성이 크게 줄어든다. MFI에는 세공 교차 부분에 인이 담지되어 강한 산점이 중화되어 생성물 분포는 달라지나 활성은 저하되지 않았다. 세공 구조의 차이로 MTO 반응에서 MWW와 MFI의 촉매로서 거동 차이를 설명하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제29권1호
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• pp.57-60
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• 2008

Catalytic oligomerization of isobutene to produce triisobutenes has been performed over a cation-exchange resin (Amberlyst-35) by using commercial C4 feeds. The catalytic activity in the oligomerization was retained without deactivation up to 90 h of reaction in a simulated reaction feed without butadiene, but its activity was significantly affected by the presence of butadiene in commercial C4 feeds. The isobutene conversion with time-on-stream was significantly decreased in the presence of butadiene, indicating the catalyst deactivation by butadiene. However, the stable activity for trimerization was accomplished when the oligomerization was carried out after eliminating butadiene by hydrogenation of the feeds. This work demonstrates that butadiene plays a role as a catalyst poison on the solid acid catalyst, so that its removal in the reactant feed is essential for practical application of trimerization.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.376-381
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• 2008

화력 발전소에서 발생되는 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여 환원제로써 $NH_3$를 이용한 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction: SCR)에 사용되는 $V/TiO_2$ 촉매의 활성저하에 관하여 연구하였다. 장기간 배기가스에 노출된 촉매(Used-cat)의 활성과 비표면적이 상당히 감소되었다. 촉매의 특성분석은 XRD, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP 등을 이용하여 수행하였다. 분석결과 배기가스에 노출되지 않은 사용 전 촉매(Fresh-cat)와 사용 후 촉매(Used-cat) 두 촉매 모두 $TiO_2$의 결정구조는 변하지 않았다. 그러나, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP에 의한 촉매의 특성분석결과 사용 후 촉매(Used-cat) 표면에 $(NH_4)HSO_4$가 침적이 되었음을 확인하였다. 또한, $SO_2$에 대한 내구성이 우수한 촉매일수록 표면에 형성되는 황산염($SO_4^{-2}$)이 적게 형성됨을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7433-7438
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• 2015

암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법에서 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매를 사용하여 황산화물에 대한 비활성화 특성을 연구하였다. 반응온도와 황산화물 농도를 변경시키면서 촉매의 활성변화를 측정하였다. 촉매의 활성은 황산화물의 농도와 반응시간이 증가할수록 감소하였다. 또한 황산화물에 대한 촉매의 활성감소 정도는 반응온도 $250{\sim}300^{\circ}C$의 범위에서 반응온도가 증가할수록 크게 감소하였다. BET, XRD, SEM, TPD분석을 통해 비활성화된 촉매의 물리화학적인 특성을 조사하였다. 분석결과, 비활성화현상은 황산화물이 존재하는 상태에서 미반응 암모니아, 수분 등이 반응하여 황산암모늄이 생성되기 때문이다. 황산암모늄은 촉매의 기공을 막으며 활성물질에 침적된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.772-777
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• 2012

장기간 운전되는 선택적 촉매 반응공정(SCR Process)에서 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매의 활성저하에 미치는 요소들에 대해 고찰하였다. $V_2O_5/TiO_2$ 촉매의 활성은 공정이 8개월 정도 운전되었을 때 급격히 감소하였다. ICP-AES 분석결과, 공정에서 사용된 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매의 활성이 저하되는 것은 선택적 촉매반응공정에서 환원제로 요소용액에 첨가된 칼슘성분에 기인되는 것으로 사료되었다. $NH_3$-TPD 실험결과, 칼슘성분과 같은 강한 염기성 성분은 촉매의 산도에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 비록 농도가 매우 적은 범위라도 칼슘성분이 선택적 촉매 반응공정에서 촉매의 활성도 저하의 원인이 되는 것으로 사료되었다.